Hon Ji Jeong, “Demonstrando a possibilidade de operação estável em baixa pressão de todas as baterias de estado sólido.”
Uma equipe de pesquisa local confirmou o mecanismo pelo qual ocorre a degradação dentro do ânodo de uma bateria totalmente de estado sólido e demonstrou a possibilidade de operação estável de uma bateria totalmente de estado sólido em um ambiente de baixo estresse.
O Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) anunciou no dia 12 que a equipe do Dr. Honki Jeong no Centro de Pesquisa de Armazenamento de Energia identificou fatores de degradação que causam rápida redução de capacidade e vida útil quando uma bateria totalmente de estado sólido é operada sob pressão semelhante ao de uma bateria de íon de lítio.
Uma bateria totalmente de estado sólido é uma bateria na qual o eletrólito que transporta íons entre o ânodo e o cátodo é completamente substituído por um eletrólito sólido. Por ser feita de um material sólido e incombustível, não há risco de incêndio ou explosão e é resistente a mudanças de temperatura e choques externos, por isso é chamada de “bateria dos sonhos”.
No entanto, todas as baterias de estado sólido estão sujeitas a cargas e descargas frequentes e, à medida que o volume do ânodo e do cátodo muda, ocorre “degradação da interface”, onde a interface onde o eletrólito encontra o eletrólito sólido é absorvida, então esse fenômeno teve que ser ser evitado mantendo uma alta pressão com o dispositivo.
A pesquisa existente considerou a curta vida útil das baterias totalmente de estado sólido como a única perda causada pela interconexão e não avaliou claramente o motivo em um ambiente operacional de baixo estresse.
Os pesquisadores produziram uma bateria de estado sólido totalmente metálica usando um eletrólito sólido à base de sulfeto em um ambiente de baixa pressão de 0,3 MPa, semelhante ao de uma bateria de íon-lítio do tipo metálico, e carregaram e descarregaram 50 vezes. . .
Como resultado, foi confirmado que a degradação ocorre em um ambiente de baixa pressão devido a rachaduras no material do ânodo e mudanças irreversíveis de fase do ânodo. Quando ocorre uma mudança irreversível de fase do ânodo, a estrutura do ânodo entra em colapso, ocorre uma diminuição severa na capacitância e ocorre instabilidade térmica.
Além disso, os investigadores explicaram que depois de substituir o lítio no ânodo por um isótopo (6Li), usaram “espectrometria de massa de iões secundários em voo” para confirmar o mecanismo pelo qual o consumo de lítio no ânodo afeta a redução total das células. capacidade.
Segundo os pesquisadores, durante o processo repetido de carga e descarga, o enxofre, um produto da decomposição do eletrólito sólido, penetrou nas rachaduras do material anódico e formou sulfeto de lítio, um subproduto não condutor. Isso esgota os íons de lítio ativos e promove a mudança de fase do ânodo, reduzindo a capacidade de toda a bateria de estado sólido.
Os pesquisadores avaliaram que os resultados deste estudo serviram como evidência para resolver o problema da redução da vida útil das baterias de estado sólido em comparação com as baterias de íon-lítio em ambientes operacionais de baixo estresse.
“Para comercializar totalmente as baterias de estado sólido, é necessário desenvolver novos materiais anódicos e catódicos que possam ser operados em um ambiente não pressurizado ou de baixa pressão, em vez do atual ambiente pressurizado”, disse o Dr. “Se aplicado a este campo, será muito benéfico, pois as instalações existentes de fabricação de baterias de íons de lítio poderão ser utilizadas”, disse ele.
Os resultados desta pesquisa foram publicados como artigo de capa na revista acadêmica internacional “Advanced Energy Materials” no dia 27 do mês passado.
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